大气层。
我们生活的地球四周被一层厚厚的大气层包裹着，从太空中看，大气就好像蒙在地球表面上的一层淡蓝色的纱。
大气层又叫大气圈，是地球最外部的圈层，它就像一把巨大的保护伞一样保护着地球上的生命。它能帮助地球维持从太阳那里得来的热量，从而使地球保持适宜生存的温度；还能吸收并减少宇宙射线和太阳紫外线的辐射，从而保护地球上的生命体。
大气层中有着多种气体，其中最重要的成分是氮和氧，分别约占大气层总容积的78.1%和20.9%。根据大气在不同高度表现出的不同特点，我们可以把大气层分为五层，分别是对流层、平流层、中间层、暖层和外层，其中，对流层与我们的生活关系最为密切。
对流层是最靠近地面的一层，集中了约75%的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质。风雨雷电等复杂多变的天气现象都发生在对流层，在对流层中，气温会随着高度的升高而降低，平均每上升100米，气温下降0.6度。
从对流层往上到50千米左右的高空为平流层，这里大气稳定，水汽和尘埃稀少，经常是晴空万里，能见度很高，非常适宜飞机飞行。从平流层往上到85千米左右为中间层。这一层的大气气温随高度的升高而迅速下降，最低可达—83度以下。从85千米到500千米的范围是暖层，也叫热层，这一层空气稀薄，温度随高度升高增加得很快，最高可达2000度—3000度。暖层以上就是大气的外层了，是地球大气与宇宙的过渡层，这里空气非常稀薄，温度很高，一些空气分子可以挣脱地球的引力逃到宇宙中，所以这一层又被称为散逸层。
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电离层。
除了对流层、平流层、中间层、暖层和外层以外，大气层中还有两个特殊的气层——臭氧层和电离层。臭氧层我们将在后面的章节中予以介绍，此处仅介绍电离层。
电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。电离层是高空中的气体，被太阳紫外线照射，电离成带电荷的正离子和负离子及部分自由电子。电离层对电磁波影响很大，我们可以利用电磁短波能被电离层反射回地面的特点，来实现电磁波的远距离通讯。
气候要素。
人类为了对地球大气进行科学研究，必须寻找一些能够表示某一特定地点和特定时段内气候特征或状态的参量，这些参量就是气候要素。
气候要素有狭义和广义之分。狭义的气候要素又可称为气象要素，如气温、气压、湿度、风、云、降水量、日照等，是目前气象台、站所观测的基本项目；广义的气候要素则包括一些具有能量意义的参量，如太阳辐射、地表蒸发、大气稳定度、大气透明度等。
气候要素是大气科学研究的基础，一般来说，气候要素选择得越多，就越能客观地表达出大气的各种状况。我们来分别了解一下主要的几种气候要素：
气温是用来表示大气冷热程度的物理量。
气压是指在任何表面的单位面积上，空气分子运动所产生的压力。
大气湿度，简称湿度，用来表示空气中水汽含量或空气潮湿的程度，可以用绝对湿度、相对湿度、比湿、露点等物理量表示。
风是空气相对于地面的运动，气象上常指空气的水平运动，并用风向、风速来表示。
云是悬浮在空气中的大量水滴和冰晶组成的可见聚合体，在常规气象观测中要测定云状、云高和云量。
降水指从云中降落的液态水和固态水，如雨、雪、冰雹等。
日照是表示太阳照射时间的量，气象上通常提供观测到的日照时数。
辐射是指能量或物质微粒从辐射体向空间各方向发送的过程，气象上通常称太阳辐射为短波辐射，地球表面辐射和大气辐射为长波辐射。
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短波辐射与长波辐射。
太阳辐射波长主要为0.15—4微米，其中最大辐射波长平均为0.5微米；地面和大气辐射波长主要为3—120微米，其中最大辐射波长平均为10微米。因此，我们习惯上将前者（太阳辐射）称为短波辐射，将后者（地面和大气辐射）称为长波辐射。
气候带。
依据地球表面接受太阳辐射热量的多少，人们把地球上的气候划分为五个气候带，分别是热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带。
在赤道与南北回归线之间，太阳终年在上空移来移去，夏至时太阳稍稍向北移动，冬至时稍稍向南移动，春分和秋分时直射赤道。因此，赤道地区终年高温炎热，没有寒冷的冬天，也没有明显的春季和秋季，地理学上就把南北回归线之间的地带称为热带。
在北回归线以北至北极圈之间，为北温带；在南回归线以南至南极圈之间，为南温带。这个范围内大部分地区四季分明，面积占地球总面积的一半以上，我国大部分领土处在北温带内。
北极圈以北、南极圈以南的两极地区属于地球上的寒带，即北寒带和南寒带。寒带里，终年冰天雪地，寒冷异常，不少地方1月份平均气温在—40度以下。寒带里存在着企鹅、海豹、海象等寒带特有动物。
上述五个气候带是根据地理纬度和接受太阳热量的情况来划分的，被称为“纬度气候带”或“天文气候带”，但它只能大致反映气候分布状况，与实际气候还有很大差别。因此，气象学家又根据不同的地理、气候特点，提出了不同的分类方法。例如，我国根据各地不同的热量情况，大致划分为南、中、北热带，南、中、北亚热带和南、中、北温带九个气候带。
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有趣的气候带。
气候带依据纬度而划分，理论上应该与纬度平行。但实际上，由于海陆分布、海拔高度、地形和大气环流等因素影响，实际的气候带界线并不完全和纬度圈平行，尤其在较高纬度上，有些同纬度地区的气候差异较大。综观全球，在下垫面均匀的海洋和平原上，气候带表现清晰而有规律；在高山和高原地区，气候带虽有反映，但是不完整、不连续。
此外，在水分供应充足的情况下，由于气温的垂直变化，在热带赤道地区的高山上，从山麓到山顶，可能会出现从热带雨林到终年积雪，即出现类似于从赤道到极地的各种气候带，这种气候带结构又被称为垂直气候带谱。
热带气候。
在地球南北纬10度—25度的纬度带内终年高温，四季不明显，干湿季十分显著，年平均气温在20度以上，我们将这个范围内的气候称为热带气候。根据降水量的不同，我们又习惯将热带气候分为热带雨林气候、热带草原气候、热带季风气候和热带沙漠气候。
热带雨林气候主要分布在赤道两侧南北纬10度之间，气候特点是全年高温多雨，各月平均气温在25度—28度之间，年降水量达2000毫米以上。南美洲亚马孙平原、非洲刚果盆地和几内亚湾沿岸、亚洲的马来群岛大部和马来半岛南部都属于热带雨林气候。
热带草原气候主要分布在南北纬10度到南北回归线之间，以非洲中部、南美巴西大部、澳大利亚大陆北部和东部为典型。气候特点是终年高温，一年中有明显的旱季和雨季。
热带季风气候大致位于南北纬10度到南北回归线之间的大陆东岸，主要分布在亚洲南部、中南半岛以及印度半岛的大部分地区。热带季风气候是由于海陆热力性质差异和季风带、风带的季节移动形成的，分为旱季和雨季，旱季时温暖干燥少雨，雨季时高温多雨。一般来说，5—9月份为雨季，10—4月份为旱季。
热带沙漠气候主要分布在南北回归线附近的大陆西岸和内陆地区，气候特点是终年炎热干燥，降水量稀少，昼夜温差大，白天最高气温可达38度左右，日出前后最低气温可在0度以下。
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热带地区的国家。
全世界共有87个国家全部位于热带地区，它们分别是：
亚洲：老挝、柬埔寨、泰国、马来西亚、新加坡、菲律宾、印度尼西亚、文莱、东帝汶、斯里兰卡、马尔代夫、也门（共12个）。
非洲：乍得、中非、喀麦隆、赤道几内亚、加蓬、刚果（布）、刚果（金）、圣多美和普林西比、厄立特里亚、吉布提、埃塞俄比亚、索马里、肯尼亚、乌干达、卢旺达、布隆迪、塞舌尔、赞比亚、马拉维、津巴布韦、科摩罗、毛里求斯、安哥拉、坦桑尼亚、苏丹、布基纳法索、尼日利亚、几内亚、几内亚比绍、冈比亚、塞拉利昂、利比里亚、加纳、多哥、贝宁、科特迪瓦、佛得角（共37个）。
美洲：伯利兹、危地马拉、洪都拉斯、萨尔瓦多、尼加拉瓜、哥斯达黎加、巴拿马、古巴、牙买加、海地、多米尼加、安提瓜和巴布达、圣基茨和尼维斯、多米尼克、圣卢西亚、巴巴多斯、圣文森特和格林纳丁斯、格林纳达、特立尼达和多巴哥、哥伦比亚、委内瑞拉、苏里南、厄瓜多尔、玻利维亚、圭亚那、秘鲁（共26个）。
大洋洲：所罗门群岛、瓦努阿图、瑙鲁、图瓦卢、斐济群岛、汤加、马绍尔群岛、基里巴斯、萨摩亚、巴布亚新几内亚、帕劳、密克罗尼西亚联邦（共12个）。
温带气候。
温带气候是世界上分布最为广泛的气候类型，我国大部分地区都属于温带气候。根据不同地区的降水特点，我们又将温带气候分为温带海洋性气候、温带大陆性气候、温带季风性气候和地中海气候。
温带海洋性气候主要分布在南北纬40度—60度的大陆西岸，欧洲西部、北美洲和南美洲的西海岸以及新西兰等地区较为典型。这些地区由于受海洋上西风的影响，冬季温暖，夏无酷暑，全年湿润多雨，降水分配比较均匀。
温带大陆性气候主要分布在南北纬40度—60度的亚欧大陆和北美大陆内陆地区。这些地方由于远离海洋，主要受大陆性气团的控制和影响，气候特点是冬冷夏热，四季分明，年温差大，降水量较少。
温带季风气候主要分布在北纬35度—55度之间的亚欧大陆东岸，包括我国的华北和东北，朝鲜、日本以及俄罗斯部分区域。夏季受温带海洋气团的影响，风从海洋吹向内陆，湿润多雨；冬季受温带大陆性气团的控制，风从内陆吹向海洋，大部分地区干燥少雨。我国是典型的季风气候，除青藏高原和云贵高原等地区外，大部分地区都属于温带季风气候。
地中海气候主要分布在南北纬30度—40度的大陆西岸地区，因地中海沿岸地区这种气候最典型而得名。气候特点是夏季炎热干燥，高温少雨，冬季气候温和，降水量充沛，冬季的降水量多于夏季的降水量。
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温带的气候区。
根据温度，温带还可以分为暖温带、冷温带和寒温带三个气候区，其中暖温带和冷温带各有两种不同的定义：
暖温带：第一个定义为最热月的平均气温在20度以上；第二个定义为最热月的平均气温在10度以上，最冷月的平均气温在0度以上。
按照第一个定义，北京属于暖温带，因为其6—8月的平均气温在20度以上；按照第二个定义，北京则不属于暖温带，因为其1月的平均气温在0度以下。按照第二个定义，我国秦岭、淮河以南的大部分地区可以算暖温带，而以北则不属暖温带。
冷温带：第一个定义为最热月的平均气温在10度—20度；第二个定义为最热月的平均气温在10度以上，最冷月的平均气温在0度以下，与寒温带的区别在于年平均气温高于0度。
按照第二个定义，我国华北和东北的大多数地区属于冷温带，波兰和俄罗斯西部的大多数地区也属于冷温带。
寒温带：平均气温低于0度，同时最热月的平均气温高于10度。
寒温带与寒带的区别在于：寒带的最热月的平均气温低于10度，此温度带亦被称为“亚寒带”。西伯利亚的大多数地区和我国黑龙江省的北部属于寒温带。
四季的划分。
我国大部分地区冬冷夏热，春暖秋凉，四季变化明显。人们可以在春天郊游，夏季游泳，秋天赏红叶，冬天堆雪人，不过，你知道四季是怎么划分的吗？
一般来说，热带地区全年炎热，寒带地区终年严寒，只有温带地区才能划分出春、夏、秋、冬四季，而划分四季的方法也有很多种：
我国古代以立春、立夏、立秋、立冬作为四季的开始。在我国民间，人们习惯用农历的月份来划分四季：每年农历一月到三月是春季，四月到六月是夏季，七月至九月是秋季，十月到十二月是冬季。正月初一是一年的第一天，也是春天的第一天，所以又叫春节。
在天文上，四季变化就是昼夜长短和太阳高度的季节变化。在一年中，白昼最长、太阳高度最高的季节就是夏季，白昼最短、太阳高度最低的季节就是冬季，过渡季节就是春、秋两季。因此，天文上划分四季是以春分、夏至、秋分、冬至作为四季的开始，即春分到夏至为春季，夏至到秋分为夏季，秋分到冬至为秋季，冬至到春分为冬季。
而在气象学上，通常以阳历的3月到5月为春季，6月到8月为夏季，9月到11月为秋季，12月到第二年的2月为冬季。
我国现在通常以平均温度作为划分四季的标准：10度升至22度期间的季节为春季，22度以上为夏季，22度降至10度为秋季，10度以下为冬季。这样的划分方法比较符合我国的气候特点。
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春分日、秋分日、夏至日和冬至日。
春分日：每年3月20日或21日，太阳直射赤道，北半球昼夜平分，全球无极昼极夜现象。春分之后，北极附近极昼范围渐大，南极附近极夜范围渐大。
夏至日：每年6月21日或22日，太阳直射北回归线，北半球白昼最长。
秋分日：每年9月22日或23日，太阳直射赤道，北半球昼夜平分，全球无极昼极夜现象。秋分之后，北极附近极夜范围渐大，南极附近极昼范围渐大。